CN112635991A - 一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置，包括：低频天线、高频天线、滤波器，所述滤波器设置在所述低频天线与所述高频天线之间，将所述低频天线和所述高频天线隔离，所述天线仅包含一个所述馈电点，从而在同一净空区、通过单一馈点实现低频天线与高频天线共存，尽量占用更小的空间以适应小终端尺寸的要求，缓解现有技术的不足。

Description

一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置
技术领域
本发明涉及5G领域、通信领域与天线领域，特别涉及一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置。
背景技术
5G已经进入了标准制定阶段的尾声，各大运营商也正在积极地部署5G设备。毋庸置疑，5G将给用户带来全新的体验，它拥有比4G快十倍的传输速率，对天线系统提出了新的要求。在5G通信中，实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术，但传统的天线显然无法满足这一需求。5G网络布属决定了过渡时期内，终端产品需要同时支持4G和5G通信，意味着同一终端产品内同时兼顾低频天线(2G/3G/4G天线以及sub 6G天线，工作在6GHz以下)以及5G毫米波阵列天线。
针对上述需要解决的低频天线与高频天线共存的问题，现有的常用的方案，一是5G阵列天线与低频天线(2G/3G/4G天线以及sub 6G天线，工作在6GHz以下)在终端产品的不同净空布局，这就意味着更多的净空区，不利终端小型化的发展；二是在同一净空区，但低频天线与5G阵列天线分别用不同的馈电系统，这就意味着两套天线系统，限制了电路方案的选择。现有专利技术也有专注解决几代天线共存的问题，但是天线系统分别布于主板两个不同的净空区或同一净空区两天线不同的馈电系统。总之，现有解决方案需要低频天线与高频天线占用更多净空区，或者采用不同馈电系统，限制了终端硬件方案的多样化发展，不适合小终端。
发明内容
为了解决现有技术中，低频天线与高频天线共存、且尽量占用更小空间以适应小终端尺寸要求的问题，本发明实施例提供了一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置，根据本发明的一个实施例，提供了一种天线，其特征在于，包括：
低频天线，包括工作频段小于6GHz的天线；
高频天线，包括工作在毫米波频段的阵列天线；所述低频天线与所述高频天线通过同一馈电点进行馈电；
滤波器，所述滤波器设置在所述低频天线与所述高频天线之间，将所述低频天线和所述高频天线隔离。
可选地，所述阵列天线包括毫米波阵列天线，或缝隙阵列天线，或贴片天线，或其它类型天线组成的阵列。
可选地，所述天线仅包含一个所述馈电点。
可选地，所述滤波器包括低通滤波器，所述滤波器用于将所述低频天线和所述高频天线隔离。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于以上任一项所述的天线的天线供电方法，其特征在于，包括：
在所述低频天线工作时，所述滤波器过滤所述高频天线的干扰信号，同时向低频天线供电；
在所述高频天线工作时，所述滤波器防止向所述低频天线供电。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于以上任一项所述的天线实现高低频天线单馈组合的方法，其特征在于，包括：通过单一馈点，利用所述滤波器，实现所述低频天线与所述高频天线组合的任一方法。
根据本发明的一个实施例，提供了一种终端，包括以上任一项所述的天线。
根据本发明实施例提供的一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置，包括：低频天线、高频天线、滤波器，所述滤波器设置在所述低频天线与所述高频天线之间，将所述低频天线和所述高频天线隔离，所述天线仅包含一个所述馈电点，从而在同一净空区、通过单一馈点实现低频天线与高频天线共存，尽量占用更小的空间以适应小终端尺寸的要求，缓解现有技术的不足。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的天线结构正面图；
图2是根据本发明实施例的天线结构背面图；
图3是根据本发明实施例的低频天线示意图；
图4是根据本发明实施例的低频天线为富兰克林天线正面示意图；
图5是根据本发明实施例的低频天线为富兰克林天线背面示意图；
图6是根据本发明实施例的低频天线为微带天线正面示意图；
图7是根据本发明实施例的低频天线为微带天线背面示意图；
图8是根据本发明实施例的低频天线折弯三角天线反射系数示意图；
图9是根据本发明实施例的低通滤波器示意图；
图10是根据本发明实施例的低通滤波器变形1示意图；
图11是根据本发明实施例的低通滤波器变形2示意图；
图12是根据本发明实施例的低通滤波器变形3示意图；
图13是根据本发明实施例的紧凑型微带低通滤波器工作特性示意图；
图14是根据本发明实施例的高频天线示意图；
图15是根据本发明实施例的高频天线缝隙阵列天线仿真示意图；
图16是根据本发明实施例的天线供电方法示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种天线、天线供电方法、天线单馈组合方法及装置，根据本发明的一个实施例，提供了一种天线，图1是根据本发明实施例的天线结构正面图，图2是根据本发明实施例的天线结构背面图，如图1、图2所示，其特征在于，包括：
低频天线A，包括工作频段小于6GHz的天线；如图1、图2所示，其中第A部分的所述低频天线在图中示例为折弯三角贴片天线及其馈电系统提供低频谐振；
滤波器B，所述滤波器设置在所述低频天线与所述高频天线之间，将所述低频天线和所述高频天线隔离。如图1、图2所示，其中第B部分是一个由紧凑型微带谐振单元构成的非对称低通滤波器示意图，位于低频天线和5G阵列天线之间；
高频天线C，包括工作在毫米波频段的阵列天线；所述低频天线与所述高频天线通过同一馈电点进行馈电；如图1、图2所示，其中第C部分的所述高频天线在图中示例为5G缝隙阵列天线以及其馈电系统。
可选地，所述低频天线A，包括工作频段小于6GHz的天线，图3是根据本发明实施例的低频天线示意图，如图3所示，其特征在于，包括：图中示例的所述低频天线为紧凑型天线，由四个平面折叠偶极子天线(如图3所示的2、3、4、5四部分)作为方形阵列的辐射元件及其微带馈电结构(如图3所示1)组成，为了实现宽频带宽，选择了折叠偶极子天线。
所述低频天线除了图3所示折弯三角贴片天线以外也可由其它天线形式实现，如对称振子天线，或富兰克林单极天线等；替代方案示例如图4是根据本发明实施例的低频天线为富兰克林天线正面示意图，图5是根据本发明实施例的低频天线为富兰克林天线背面示意图，图6是根据本发明实施例的低频天线为微带天线正面示意图，图7是根据本发明实施例的低频天线为微带天线背面示意图。
仿真中根据工作频带调整折叠偶极子元件，可以实现宽频带，且折叠的偶极子单元结构可以补偿相互耦合效应，提高天线的带宽和辐射性能。仿真和测试所得的-5dB回波损耗带宽约大于40％(1.7-2.69GHz),图8是根据本发明实施例的低频天线折弯三角天线反射系数示意图，如图8所示，在整个工作带宽范围内实现全向,且增益变化小于2dB，方向图不圆度小于1dB。
可选地，所述滤波器B包括低通滤波器，所述滤波器用于将所述低频天线和所述高频天线隔离。所述低通滤波器的具体结构如图9所示，图9是根据本发明实施例的所述低通滤波器示意图，其特征在于，包括：四个开路(如图8所示6、7、8、9部分)。所述低通滤波器也可是其它形式的变形，如图10-图12所示，图10-图12是根据本发明实施例的低通滤波器变形示意图。
所述低通滤波器允许在低频段全向所述低频天线如三角折弯天线供电，而在所述高频天线工作时作为开路防止向所述低频天线如三角折弯天线供电，从而实现两天线系统在单馈的情况下能独门工作。该谐振单元的具体结构如图8所示，用仿真软件进行建模以及仿真，并分析了主要结构参数对滤波器传输特性的影响。调整主要参数，相应的可以减小低通频率范围，使所述低通滤波器工作的期望的工作频段内。仿真结果显示利用四个开路调谐(如图8所示6、7、8、9部分)，起到带宽扩展作用，使该滤波器在宽通带范围内有较低的插入损耗，并且在宽阻带范围内具有很好的衰减特性。其仿真结果如图13所示，图13是根据本发明实施例的紧凑型微带低通滤波器工作特性示意图。
可选地，所述高频天线C，包括工作在毫米波频段的阵列天线，所述阵列天线包括毫米波阵列天线，或缝隙阵列天线，或贴片天线，或其它类型天线组成的阵列。图14是根据本发明实施例的高频天线示意图，如图14所示，采用2x4的缝隙天线(如图14中标示10)作为5G毫米波阵列天线，缝隙长度为工作频段的半波长，采用耦合馈电，由四个平行的微带线(图14标识11)对缝隙天线进行馈电，根据工作频段调整四个平行微带线的距离及微带线的宽度以满足阻抗匹配；仿真发现馈点距缝隙短边0.05波长的位置时能获取较好的阻抗特性。5G阵列天线的反射系数如图15所示，图15是根据本发明实施例的高频天线缝隙阵列天线仿真示意图。
可选地，所述天线仅包含一个所述馈电点。图1是根据本发明实施例的天线结构正面图，如图1所示，所述天线系统通过单一馈电点(如图1中标示12)，采用所述滤波器，利用电磁波反相相位相互抵消原理，实现高频天线与低频天线在同一净空区共存。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于以上任一项所述的天线的天线供电方法，图16是根据本发明实施例的天线供电方法示意图，如图16所示，其特征在于，包括：
S101在所述低频天线工作时，S102所述滤波器过滤所述高频天线的干扰信号，S103同时向低频天线供电；
S201在所述高频天线工作时，S202所述滤波器防止向所述低频天线供电。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于以上任一项所述的天线实现高低频天线单馈组合的方法，其特征在于，包括：通过单一馈点，利用所述滤波器，实现所述低频天线与所述高频天线组合的任一方法。
根据本发明的一个实施例，提供了一种终端，包括以上任一项所述的天线。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天线，其特征在于，包括：
低频天线，包括工作频段小于6GHz的天线；
高频天线，包括工作在毫米波频段的阵列天线；所述低频天线与所述高频天线通过同一馈电点进行馈电；
滤波器，所述滤波器设置在所述低频天线与所述高频天线之间，将所述低频天线和所述高频天线隔离。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述阵列天线包括毫米波阵列天线，或缝隙阵列天线，或贴片天线，或其它类型天线组成的阵列。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线仅包含一个所述馈电点。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述滤波器包括低通滤波器，所述滤波器用于将所述低频天线和所述高频天线隔离。
5.一种基于权利要求1至4中任一项所述的天线的天线供电方法，其特征在于，包括：
在所述低频天线工作时，所述滤波器过滤所述高频天线的干扰信号，同时向低频天线供电；
在所述高频天线工作时，所述滤波器防止向所述低频天线供电。
6.一种基于权利要求1至4中任一项所述的天线实现高低频天线单馈组合的方法，其特征在于，包括：通过单一馈点，利用所述滤波器，实现所述低频天线与所述高频天线组合的任一方法。
7.一种终端，包括所述权利要求1至7中任一项所述的天线。
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